KR200381929Y1 - 2륜 구동로봇 - Google Patents

Abstract

본 고안은 2륜 구동휠(Bi-Wheel)로 구동(이동)시켜 안정된 이동성과 신속한 방향 전환성을 획득하도록 한 2륜 구동로봇에 관한 것이다.

본 고안은 독립된 구동모터에 의해 구동하는 1조의 구동휠로 구성되는 구동부와, 구동모터의 구동을 제어하기 위한 마이크로프로세서 수단과, 몸체의 각도(기울기)를 감지하여 주기 위한 교정센서와, 구동휠의 회전수를 계측하여 주기 위한 계측센서 등으로 구성된다.

본 고안은 2륜의 구동휠로 구동(이동)하므로 요철부를 용이하게 통과할 수 있을 뿐만 아니라 신속한 이동 및 선회와 제자리 회전 등과 같은 기능을 발휘할 수 있어 구동로봇을 보다 다양한 분야에 적용할 수 있는 것이다.

Description

2륜 구동로봇{Bi-Wheel Robot}

본 고안은 2륜 구동로봇에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 2륜 구동휠(Bi-Wheel)로 이동이 가능하도록 하여 안정된 이동성과 신속한 방향 전환성을 갖도록 한 2륜 구동로봇에 관한 것이다.

원격제어가 가능한 구동로봇은 보안용이나 각종 제어용 등에서의 이용범위가 점차적으로 확대되고 있는데, 구동로봇의 이동을 제어하기 위한 수단으로 구동휠을 채택하는 구동로봇의 경우 구동휠은 그 규격이 다소 작은 복수개(3개 내지 4개)의 구동휠을 채택하고 있는 것이 주류를 이루고 있다.

복수개의 구동휠을 이용하는 구동로봇은 그 구성이 비교적 간결하고 안정적인 이동성을 얻을 수 있다는 장점이 있으나 단턱(문턱) 등과 같은 요철부의 통과가 불가하기 때문에 한정된 공간에서만 구동시킬 수밖에 없다는 단점이 지적되고 있으며, 또한, 신속한 이동성과 선회성이 떨어질 뿐만 아니라 제자리 회전 등과 같은 기능을 발휘할 수 없어 보다 다양한 분야에 적용이 어렵다는 등의 다수 문제점이 지적되고 있다.

본 고안은 전술한 바와 같은 종래 구동로봇의 제반 문제점을 일소하기 위해 창출된 것으로서, 자체적인 중심제어 수단과 독립적으로 구동되는 2륜 구동휠(Bi-Wheel)에 의해 구동의 제어가 이루어지도록 함으로써 신속하고 안정적인 이동성 및 방향 전환성과 요철부의 통과능력 등을 향상시킬 수 있도록 함으로서 구동휠 로봇을 보다 다양한 분야에 적용시킬 수 있도록 함에 기술적 과제의 주안점을 두고 완성한 2륜 구동로봇을 제공하고자 한다.

상기한 기술적 과제를 실현하기 위하여 본 고안은 독립된 구동모터에 의해 구동하는 1조의 구동휠로 구성되는 구동부와, 구동모터의 구동을 제어하기 위한 마이크로프로세서 수단과, 몸체의 각도(기울기)를 감지하여 주기 위한 교정센서와, 구동휠의 회전수를 계측하여 주기 위한 계측센서 등을 구비하는 바, 이하 예시되는 도면과 함께 본 고안을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 본 고안에서 제시하는 2륜 구동로봇(10)의 구성도가 도시되는데, 도시된 바를 통해 본 고안은 구동로봇(10)을 구동시켜 주기 위한 구동부(20)와, 구동부(20)의 제어를 위한 마이크로프로세서 수단(30)과, 구동로봇(10)의 기울기를 교정하여 주기 위한 교정부(40)와, 구동로봇(10)의 이동 밸런스를 조절해주기 위한 보상부(50) 등으로 구성되어짐을 알 수 있다.

도 2 내지 도 3에 본 고안에서 제시하는 2륜 구동로봇(10)의 바람직한 실시예가 도시되는데, 도시된 바와 같이 본 고안에 따른 구동부(20)는 몸체(100)의 하부에 설치되는 독립된 구동모터(M1,M2)에 의해 정,역 구동이 제어되도록 한 좌우 1조의 구동휠(200a,200b)을 대응되게 설치하여서 구성하며, 구동휠(200a,200b)을 회전·지지하는 회전축(210a,210b)의 하방에 밧데리(B)를 설치시켜 밧데리(B)가 중량추의 역할을 할 수 있도록 함으로써 2륜 구동로봇(10)의 전체적인 무게중심이 몸체(100) 하부에 위치되도록 한다.

상기 몸체(100)의 내부 일측에 구동모터(M1,M2)의 구동상태를 제어하기 위한 마이크로프로세서 수단(30)을 설치하며, 몸체(100)의 대략 중앙부에 몸체(100)가 수직의 연직선(90°)과 이루는 각도(기울기)를 감지하여 감지된 결과를 전압 또는 펄스 등과 같은 센서신호로 발생시켜 마이크로프로세서 수단(30)에 전송하여 줄 수 있도록 한 교정센서(S1)를 설치하여 교정부(40)를 구성하고, 구동휠(200a,200b)을 회전·지지하고 있는 회전축(210a,210b) 일측에 회전수를 계측하여 회전수에 비례하는 광학적인 센서신호를 발생시켜 마이크로프로세서 수단(30)에 전송하여 줄 수 있도록 한 계측센서(S2)를 설치하여 보상부(50)를 구성한다.

도 4에 본 고안에 따른 마이크로프로세서 수단(20)의 블록도가 도시되는데, 도시된 바를 통해 교정센서(S1) 및 계측센서(S2)의 센서신호가 마이크로프로세서 수단(30)으로 전송되고, 마이크로프로세서 수단(30)은 각각의 센서신호에 의해 구동모터(M1,M2)의 구동을 제어하도록 한 것이며, 마이크로프로세서 수단(30)은 각도(기울기)를 교정하여 주기 위한 연직각 제어부(300)와 이동 밸런스를 조절하여 주기 위한 회전속도 제어부(310)와 외부 입력데이터를 수신하기 위한 데이터 수신부(320) 등으로 구성되어짐을 알 수 있다.

상기 연직각 제어부(300)는 기울기에 따른 보상값(구동모터의 정,역구동 및 RPM; 몸체의 전,후진 속도)이 입력된 메모리부(301)와, 교정센서(S1)의 센서신호에 의해 몸체(100)의 기울기를 산출해낼 수 있도록 한 기울기 산출부(302)와, 기울기 산출부(302)를 통해 도출된 기울기를 메모리부(301)의 보상값에 대입하여 적중된 보상값을 도출해주기 위한 비교·도출부(303)와, 비교·도출부(303)에 의해 도출된 보상값에 따라 구동모터(M1,M2)의 정,역 구동을 제어해주기 위한 모터제어부(304) 등으로 구성된다.

상기 회전속도 제어부(310)는 외부 입력데이터에 따라 구동모터(M1,M2)의 구동속도를 동일하거나 차등지게 제어하여 몸체(100)를 진진 또는 선회시켜 주기 위한 데이터 제어부(311)와, 계측센서(S2)에 의한 센서신호를 비교하여 구동모터(M1,M2)가 동일한 회전수로 회전하지 않을 경우 어느 일측 구동모터(M1,M2)의 회전속도를 보상해줄 수 있도록 한 RPM 보상부(312) 등으로 구성되는 것이다.

이상의 구성으로 된 본 고안은 독립된 구동모터(M1,M2)에 의해 구동하는 2륜 구동휠(200a,200b)에 의해 이동될 수 있도록 한 것으로 데이터 수신부(320)를 통해 입력된 작동 데이터에 의해 구동모터(M1,M2)가 구동하여 이동하게 되는데, 이동과정에서 몸체(100)가 일측으로 기울어져 90°를 벗어나게 되면 이를 감지한 교정센서(S1)가 센서신호를 발생시켜 연직각 제어부(300)에 전송하게 되고, 연직각 제어부(300)는 기울기를 도출하여 몸체(100)가 전측으로 기울어졌을 경우 그 기울기를 보정해줄 수 있는 속도로 구동모터(M1,M2)의 RPM을 높여 주어 몸체(100)의 기울기가 보상되는 것이며 몸체(100)가 후측으로 기울어졌을 경우 그 기울기를 보정해줄 수 있는 속도로 구동모터(M1,M2)의 RPM을 낮추어 몸체(100)의 기울기가 보상되는 것이다.

또한, 본 고안은 이동 밸런스(직진성)을 유지시켜 줄 수 있는 것인데, 구동휠(200a,200b)의 회전축(210a,210b)의 회전수를 계측한 계측센서(S2)에 의해 어느 일측의 회전속도가 빠르거나 느릴 경우에는 계측센서(S1)의 센서신호를 받은 회전속도 제어부(310)의 제어에 의해 구동모터(M1,M2)의 RPM이 조절되므로 항상 이동 밸런스가 조절되는 것이다.

본 고안에서 제시하는 2륜 구동로봇은 독립적으로 구동되는 2륜 구동휠(Bi-Wheel)에 의해 구동의 제어가 이루어지도록 한 것으로, 밧데리 등에 의해 무게중심이 몸체의 하부에 있기 때문에 안정성이 있을 뿐만 아니라 이동과정에서 몸체가 어느 일방향으로 기울어질 경우 이를 감지한 교정센서에 의해 몸체를 연직각(90°)으로 교정하여 줄 수 있어 장비가 넘어져 손상을 입는 것을 방지할 수 있으며, 독립적으로 구동하는 구동휠의 회전수를 계측하여 회전수에 차이가 있을 경우 계측센서에 의해 각 구동휠의 회전수를 맞추어 주므로 이동 밸런스가 정확하게 유지되는 것이다.

본 고안은 2륜의 구동휠로 구동(이동)하므로 요철부를 용이하게 통과할 수 있을 뿐만 아니라 신속한 이동 및 선회와 제자리 회전 등과 같은 기능을 발휘할 수 있어 구동로봇을 보다 다양한 분야에 적용할 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 고안에서 제시하는 2륜 구동로봇의 구성도.

도 2는 본 고안에서 제시하는 2륜 구동로봇의 바람직한 실시예를 도시한 사시도.

도 3은 본 고안에서 제시하는 2륜 구동로봇의 내부 구조를 도시한 단면도.

도 4는 본 고안에 따른 마이크로프로세서 수단의 블록도.

▣ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ▣

10: 2륜 구동로봇 20: 구동부

30: 마이크로프로세서 수단 40: 교정부

50: 보상부

Claims (2)

1. 몸체(100)에 설치되는 독립된 구동모터(M1,M2)에 의해 정,역 구동이 제어되도록 한 좌우 1조의 구동휠(200a,200b)로 이루어지는 구동부(20)와;

   구동휠(200a,200b)을 회전·지지하는 회전축(210a,210b)의 하방에 설치되는 밧데리(B)와;

   구동모터(M1,M2)의 구동상태를 제어하기 위한 마이크로프로세서 수단(30)과;

   몸체(100)가 수직의 연직선(90°)과 이루는 각도(기울기)를 감지하여 감지된 결과를 전압 또는 펄스 형태의 센서신호로 발생시켜 주기 위한 교정센서(S1)와;

   회전축(210a,210b)의 회전수를 계측하여 회전수에 비례하는 광학적인 센서신호를 발생시켜 주기 위한 계측센서(S2)로 구성되어짐을 특징으로 하는 2륜 구동로봇.
2. 제1항에 있어서;

   상기 마이크로프로세서 수단(30)은 기울기에 따른 보상값(구동모터의 정,역구동 및 RPM; 몸체의 전,후진 속도)이 입력된 메모리부(301)와, 교정센서(S1)의 센서신호에 의해 몸체(100)의 기울기를 산출해낼 수 있도록 한 기울기 산출부(302)와, 기울기 산출부(302)를 통해 도출된 기울기를 메모리부(301)의 보상값에 대입하여 적중된 보상값을 도출해주기 위한 비교·도출부(303)와, 비교·도출부(303)에 의해 도출된 보상값에 따라 구동모터(M1,M2)의 정,역 구동을 제어해주기 위한 모터제어부(304)를 구비하는 연직각 제어부(300)와;

   외부 입력데이터에 따라 구동모터(M1,M2)의 구동속도를 동일하거나 차등지게 제어하여 몸체(100)를 진진 또는 선회시켜 주기 위한 데이터 제어부(311)와, 계측센서(S2)에 의한 센서신호를 비교하여 구동모터(M1,M2)가 동일한 회전수로 회전하지 않을 경우 어느 일측 구동모터(M1,M2)의 회전속도를 보상해줄 수 있도록 한 RPM 보상부(312)를 구비하는 회전속도 제어부(310)로 구성되어짐을 특징으로 하는 2륜 구동로봇.